JP2000213941A - 圧電振動ジャイロ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 支持による振動特性の劣化並びに諸特性のば
らつきを抑制でき、分極処理を容易にして確実に行い得
る構造の圧電振動ジャイロを提供すること。 【解決手段】 この圧電振動子１における一軸方向に延
びた円柱状圧電セラミックの側面に配設された駆動電極
２及び一対の検出電極３，４と共通アース用電極５と
は、駆動方向に一致すると共に、一軸方向に対してほぼ
垂直方向に延びた互いに対称な２本線であって、且つセ
ラミックの両端面から振動節点との距離と等しい距離の
箇所の振動節近傍点を含む振動節近傍位置線６Ａ，６Ｂ
上における振動節点の極く近傍に配設された導電性の外
部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａを有する。この圧電振
動子１を導電性支持部材を用いて枠体に電気的，機械的
に接続固定して圧電振動ジャイロを作製する際、外部接
続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａが支持部材に接続されるた
め、分極処理を支持部材間に電圧を印加して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として自動車用
ナビケーションシステムやカメラ一体型ＶＴＲの手振れ
補正装置等に用いられるジャイロスコープに属されると
共に、圧電材料により構成された円柱状屈曲振動子を用
いた圧電振動ジャイロに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の圧電振動ジャイロは、振
動している物体に回転角速度が加えられると、その振動
方向と直角な方向にコリオリ力を発生するという力学現
象を利用したジャイロスコープとして知られている。

【０００３】一般に、圧電振動ジャイロは、互いに直交
する２つの異なる方向の励振とその検出とが可能である
ように配置した駆動、検出及び共通アース用電極を配設
し、駆動電極で励振した状態で圧電振動子に回転角速度
を印加すると、上述したコリオリ力の作用によりこの振
動と直角な方向に力が作用し、その方向に新たな振動が
励振される。この振動の大きさは、駆動電極に印加され
る駆動電圧により発生する駆動振動の振幅及び圧電振動
子に加えられた回転角速度に比例するため、駆動電圧を
一定にした場合、検出電極から得られる検出電圧の大き
さから印加された回転角速度の大きさを求めることがで
きる。

【０００４】図６は、従来の一例に係る圧電振動ジャイ
ロ用圧電振動子１´の基本構成を示したもので、同図
（ａ）は斜視図に関するもの，図図（ｂ）は端面に平行
な一平面における断面図に関するものである。

【０００５】この圧電振動子１´は、一軸方向に延びた
円柱状圧電セラミックを材料とし、その側面に一軸方向
に沿った駆動電極２及び円周方向に沿って対向した一対
の検出電極３，４と、一軸方向に沿い、且つ円周方向に
も延びた共通アース用電極５とによる電極パターンが配
設された上、駆動電極２及び検出電極３，４並びに共通
アース用電極５の間でそれぞれ図示される正（＋）、並
びに負（−）の極性で分極処理が施されて成っている。

【０００６】このうち、共通アース用電極５は図６
（ｂ）に示される一軸方向に沿った２本の局部が図６
（ａ）に示されるように円周方向で接続されてアーチ形
を成し、その接続部分から駆動電極２方向に延びた局部
に外部接続部５ａが設けられている。又、駆動電極２の
外部接続部５ａに対向する端部には外部接続部２ａが設
けられており、検出電極３，４の対向する端部にもそれ
ぞれ外部接続部３ａ，４ａが設けられている。更に、外
部接続部２ａ，３ａ，４ａは、ほぼ圧電振動子１´の接
線に沿い、且つ振動の節（ノード）の極く近傍に設けら
れている。

【０００７】この圧電振動子１´の場合、円柱状圧電セ
ラミックの駆動方向に一致すると共に、一軸方向に対し
てほぼ垂直方向に延びた互いに対称な２本線であって、
且つ円柱状圧電セラミックの両端面から振動節点との距
離と等しい距離の箇所の振動節近傍点を含む円周方向の
２箇所に存在する振動節近傍位置線６Ａ，６Ｂ上で支持
され、駆動電極２と共通電極５との間に印加される駆動
電圧に応じて図６（ｂ）の実線矢印の方向に屈曲振動す
る。このとき、振動している圧電振動子１´に対して回
転角速度が印加された場合、駆動方向と直角な図６
（ｂ）の点線矢印の方向に回転角速度に比例した振幅の
振動が励起される。

【０００８】図７は、この圧電振動子１´を駆動検出回
路基板１１に実装して作製した圧電振動ジャイロの外観
構成を示した斜視図である。この圧電振動ジャイロにお
いて、圧電振動子１´はその振動の節の極く近傍の位置
（上述した振動節近傍位置線６Ａ，６Ｂ上）で接着性を
有するゴム状軟弾性体の支持部品１３ａ，１３ｂを介し
て一対の絶縁性ホルダ１２上に配設、支持されている。

【０００９】このうち、支持部品１３ａ，１３ｂには、
ゴム状軟弾性体として、硬化前には流動性があり、硬化
後には接着性を有する例えばシリコン樹脂等の樹脂を用
いる。絶縁性ホルダ１２は、駆動検出回路基板１１上の
図示されない接続端子に本体内に貫通埋設された４個の
導電端子１６を介して半田等により接続、固定されてい
る。又、圧電振動子１´上に設けられた駆動電極２、検
出電極３，４、及び共通電極５の各外部接続部２ａ，３
ａ，４ａ，５ａは、非常に細い入出力リード線１４を介
して絶縁性ホルダ１２内に貫通埋設された別の４個の導
電端子１７と接続される。更に、駆動検出用回路基板１
１上にはコンデンサ等の電子部品１５が搭載されてい
る。

【００１０】図８は、このような構成の圧電振動ジャイ
ロにおける圧電振動子１´（棒状屈曲振動子）の振動を
説明するために示した模式図である。但し、ここでは説
明の容易化のために屈曲振動の振幅を強調して示してい
るが、実際の屈曲振動は極めて微量である。

【００１１】図８中で実線による長方形は静止状態（非
変形時）の圧電振動子１´を示し、鎖線による円弧形は
上方向並びに下方向への屈曲振動状態（変形時）の圧電
振動子１´を示している。又、図８中で振動節点６
α′，６β′は静止時や振動時の圧電振動子１´の中心
線上にある振動の真の節の箇所を示し、軸α，β上にお
ける振動節近傍点６α，６βは圧電振動子１´の表面で
両端面から振動節点６α′，６β′との距離と等しい距
離の箇所を示している。即ち、振動節近傍点６α，６β
を含む軸α，βは上述した振動節近傍位置線６Ａ，６Ｂ
に相当するものとなっている。

【００１２】ここでは、圧電振動子１´が無限に細い状
況であれば振動節近傍点６α，６βは軸α，β上におい
て振動節点６α′，６β′に一致するが、実際には厚さ
（或いは太さ）を有しているために上方向又は下方向に
屈曲振動した場合には振動節近傍点６α，６βがそれぞ
れ軸α１，β１上における第１の振動節近傍移動点６α
１，６β１又は軸α２，β２上における第２の振動節近
傍移動点６α２，６β２に移動することを示している。

【００１３】従って、圧電振動子１´をその表面で支持
する場合、理想的には振動節近傍点６α，第１の振動節
近傍移動点６α１，及び第２の振動節近傍移動点６α２
を含む位置と、振動節近傍点６β，第１の振動節近傍移
動点６β１，及び第２の振動節近傍移動点６β２を含む
位置とを追従する支持が必要となっている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述した圧電振動ジャ
イロの場合、屈曲振動時の振動節近傍点の移動の影響を
支持部材として用いているゴム状軟弾性体の弾性によっ
て吸収することで圧電振動子の振動への影響を緩和させ
ているが、このゴム状軟弾性体は硬化前には流動性を持
ち、硬化後には接着性を持つために圧電振動子の長手方
向及び円周方向に対する支持位置、支持幅が大きくなっ
て不揃いになり易い上、振動節近傍点の移動の影響を吸
収するための緩和機能が不安定となって圧電振動子の振
動に対する機械的な負荷も変化し易くなることにより、
振動の先鋭度（Ｑ）の低下を来してしまうという問題が
ある他、ゴム状弾性体による支持部材は経年変化等によ
って支持状態が変動され易いため、こうした場合には圧
電振動子の振動特性やジャイロ特性に悪影響を及ぼすと
共に、これらの諸特性にばらつきを生じる大きな要因に
なっているという問題がある。

【００１５】又、ゴム状弾性体による支持部材を用いた
支持構造の場合、外部からの機械的衝撃による圧電振動
子の動きに対して許容できるように、圧電振動子に配設
される各電極の外部接続部と絶縁性ホルダに貫通埋設さ
れた導体端子との電気的接続に用いる入出力リード線を
円弧を描くように配設しているが、この円弧の大きさや
経路は自動化に対応させ難い上、圧電振動子の振動に対
して一様な負荷にならないため、こうした入出力リード
線の接続も振動特性やジャイロ特性にばらつきを生じる
要因になっている。

【００１６】更に、圧電振動子の屈曲振動子としての機
能を得るため、圧電振動子の側面に電極を形成した後、
圧電振動ジャイロとしての組み立てを行う前に圧電振動
子単体において、駆動電極及び検出電極並びに共通アー
ス用電極の間に高電圧を印加して分極処理を施す必要が
あるが、通常分極処理は電極間の放電を抑えるためにシ
リコン等の絶縁オイル中でバネ材で形成された接触片を
各電極に接触させ、接触片間を例えば１８０℃程度の高
温度条件下に保って行うものであるため、円柱状の圧電
振動子を高温の絶縁オイル中に浸すときに接触片の各電
極からの滑り等が生じると接触片及び各電極間の導通が
不安定になってしまい、分極処理が不完全になってしま
うことがある。このような不完全な分極処理状態の電極
は、外観上識別が難しいため、誤ってこうした不完全な
分極処理状態の電極を有する圧電振動子を用いて圧電振
動ジャイロを組み立てると、ジャイロとしての基本的な
機能が全く損われてしまうため、分極処理を如何に確実
に行い得る構造であるかということが極めて重要な問題
となっている。

【００１７】本発明は、このような問題点を解決すべく
なされたもので、その技術的課題は、支持による振動特
性の劣化並びに諸特性のばらつきを抑制でき、分極処理
を容易にして確実に行い得るジャイロ特性の優れた自動
量産化に適した構造の圧電振動ジャイロを提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、一軸方
向に延びた円柱状圧電セラミックの側面に駆動電極，一
対の検出電極，及び共通アース用電極を含む複数の電極
パターンが配設されて成る圧電振動ジャイロ用圧電振動
子において、駆動電極，一対の検出電極，及び共通アー
ス用電極は、それぞれ円柱状圧電セラミックの駆動方向
に一致すると共に、一軸方向に対してほぼ垂直方向に延
びた互いに対称な２本線であって、且つ該円柱状圧電セ
ラミックの両端面から振動節点との距離と等しい距離の
箇所の振動節近傍点を含む振動節近傍位置線上における
該振動節点の極く近傍に配設された導電性の外部接続部
を有する圧電振動ジャイロ用圧電振動子が得られる。

【００１９】又、本発明によれば、上記圧電振動ジャイ
ロ用圧電振動子において、外部接続部は、振動節近傍点
が屈曲振動に際して移動する振動節近傍移動点を含むよ
うに配設された圧電振動ジャイロ用圧電振動子が得られ
る。

【００２０】更に、本発明によれば、上記何れかの圧電
振動ジャイロ用圧電振動子において、外部接続部のうち
の少なくとも一つは、駆動電極，一対の検出電極，及び
共通アース用電極のうちの少なくとも一つの局部として
形成された圧電振動ジャイロ用圧電振動子が得られる。

【００２１】一方、本発明によれば、これらの圧電振動
ジャイロ用圧電振動子を４本の支持部材を用いて枠体に
電気的且つ機械的に接続固定して成る圧電振動ジャイロ
であって、４本の支持部材は、導電性の細い線状部材か
ら成ると共に、中央部に略コ字状の屈曲部を有し、且つ
該屈曲部から延在する両端部を有しており、円柱状圧電
セラミックは、駆動方向が挾持方向に一致されるように
４本の支持部材のうちの一対の組によってそれぞれ枠体
における一面側並びに他面側から機械的に挾持されると
共に、外部接続部が支持部材の屈曲部のほぼ中心部に電
気的に接続されており、枠体は、一面側並びに他面側の
所定箇所にそれぞれ配備された導体部が支持部材の両端
部に電気的且つ機械的に接続固定されており、更に、支
持部材の屈曲部，屈曲部の外部接続部との接続部，及び
導体部と支持部材の両端部との接続部は、それぞれ枠体
における一面側並びに他面側においてほぼ同一平面上に
形成された圧電振動ジャイロが得られる。

【００２２】他方、本発明によれば、これらの圧電振動
ジャイロ用圧電振動子を４本の支持部材を用いて枠体に
電気的且つ機械的に接続固定して成る圧電振動ジャイロ
であって、４本の支持部材は、導電性の細い線状部材か
ら成ると共に、中央部に略コ字状の屈曲部を有し、且つ
該屈曲部から延在する両端部を有しており、円柱状圧電
セラミックは、駆動方向が挾持方向に一致されるように
４本の支持部材のうちの一対の組として、それぞれ枠体
における一面側から他面側へ向けた一方のものと他面側
から一面側へ向けた他方のものとによって機械的に挾持
されると共に、外部接続部が支持部材の屈曲部のほぼ中
心部に電気的に接続されており、枠体は、一面側並びに
他面側の所定箇所にそれぞれ配備された導体部が支持部
材の両端部に電気的且つ機械的に接続固定されており、
更に、支持部材の屈曲部の外部接続部との接続部と、導
体部と支持部材の両端部との接続部とは、それぞれ異な
る平面上に形成された圧電振動ジャイロが得られる。

【００２３】これらの圧電振動ジャイロにおいて、円柱
状圧電セラミックは、前記４つの支持部材間に高電圧を
印加して分極処理されたことは好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明の圧
電振動ジャイロについて、図面を参照して詳細に説明す
る。

【００２５】図１は、本発明の一実施例に係る圧電振動
ジャイロ用圧電振動子１の基本構成を示したもので、同
図（ａ）は一方向からの外観斜視図に関するもの，同図
（ｂ）は他方向からの外観斜視図に関するもの，同図
（ｃ）は端面に平行な一平面における断面図に関するも
のである。

【００２６】この圧電振動子１は、一軸方向に延びた円
柱状圧電セラミックを材料とし、円柱状圧電セラミック
の側面に一軸方向に沿った駆動電極２と、一軸方向に沿
って対向する一対の検出電極３，４と、一軸方向に沿っ
て平行に延びた局部が円周方向に延びた局部で繋がった
アーチ形の共通アース用電極５とを含む複数の電極パタ
ーンが配設されて成る。

【００２７】但し、これらの駆動電極２と一対の検出電
極３，４と共通アース用電極５とは、それぞれ円柱状圧
電セラミックの駆動方向に一致すると共に、一軸方向に
対してほぼ垂直方向に延びた互いに対称な２本線であっ
て、且つ円柱状圧電セラミックの両端面から振動節点
（図８中の６α′，６β′）との距離と等しい距離の箇
所の振動節近傍点（図８中の６α，６β）を含む振動節
近傍位置線６Ａ，６Ｂ上における振動節点の極く近傍に
配設された導電性の外部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａ
を有する。

【００２８】これらの外部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５
ａは、振動節近傍点が屈曲振動に際して移動する振動節
近傍移動点（図８中の６α１，６β１又は６α２，６β
２）を含むように配設されており、それぞれ駆動電極
２、一対の検出電極３，４、及び共通アース用電極５の
局部として形成されている。但し、外部接続部２ａ，３
ａ，４ａ，５ａは、例えば検出電極３，４の外部接続部
３ａ，４ａを特別な端子として設け、駆動電極２の外部
接続部２ａをその電極局部として設け、共通アース用電
極５の接続部５ａを外部の導電性接続パターンにより形
成する場合等、外部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａのう
ちの少なくとも一つを駆動電極２、一対の検出電極３，
４、及び共通アース用電極５のうちの少なくとも一つの
局部として形成されるように、他の形態によって配設す
るようにしても良い。

【００２９】何れにしても、図１（ａ）に示されるよう
に駆動電極２の外部接続部２ａと共通アース用電極５の
接続部５ａとを組にすると共に、図１（ｂ）に示される
ように一対の検出電極３，４の外部接続部３ａ，４ａを
組にし、これらの外部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａを
振動節近傍位置線６Ａ，６Ｂ上に２個までとして配置す
れば良い。

【００３０】この圧電振動子１は、後述するように導電
性支持部材を用いて枠体に電気的且つ機械的に接続固定
して圧電振動ジャイロとして作製される際、外部接続部
２ａ，３ａ，４ａ，５ａが電気的且つ機械的に接続支持
されて支持部材に接続されるため、分極処理を支持部材
間に電圧を印加して行うことができ、駆動電極２及び共
通アース用電極５間に印加される駆動電圧に応じて屈曲
振動する構成となる。

【００３１】図２は、この圧電振動子１を支持部材９ａ
〜９ｄを用いて枠体７に実装して作製した一例に係る圧
電振動ジャイロの外観構成を示した斜視図である。

【００３２】ここでの圧電振動ジャイロは、圧電振動子
１を４本の支持部材９ａ〜９ｄを用いて枠体７に電気的
且つ機械的に接続固定して成る。４本の支持部材９ａ〜
９ｄは、導電性の細い線状部材から成ると共に、中央部
に略コ字状の屈曲部を有し、且つ屈曲部から延在する両
端部を有している。

【００３３】これらの４本の支持部材９ａ〜９ｄのう
ち、一方の組の支持部材９ａ，９ｂは、枠体７における
一面（上面）側から駆動方向を挾持方向に一致させるよ
うに円柱状圧電セラミックの圧電振動子１を機械的に挾
持し、他方の組の支持部材９ａ，９ｂは、枠体７におけ
る他面（下面）側から同様に駆動方向を挾持方向に一致
させるように円柱状圧電セラミックの圧電振動子１を機
械的に挾持し、この状態で各支持部材９ａ〜９ｄの屈曲
部のほぼ中心部にそれぞれ外部接続部２ａ，３ａ，４
ａ，５ａが半田付け或いは溶接等の手段で電気的且つ機
械的に接続されている。又、支持部材９ａ〜９ｄの両端
部は、枠体７の一面（上面）側並びに他面（下面）側の
所定箇所にそれぞれ配備された総計８個の導体部８ａ〜
８ｄ，８ａ′〜８ｄ′（但し、導体部８ｂ′，８ｄ′は
図２中では露呈されておらず、導体部８ｂ，８ｄは図示
されていない）に半田付け或いは溶接等の手段で電気的
且つ機械的に接続固定されている。

【００３４】この圧電振動ジャイロの場合、支持部材９
ａ〜９ｄの屈曲部と、屈曲部の外部接続部２ａ，３ａ，
４ａ，５ａとの接続部と、導体部８ａ〜８ｄ，８ａ′〜
８ｄ′と支持部材９ａ〜９ｄの両端部との接続部と、駆
動検出回路基板に配設された導体部とがそれぞれ枠体７
における一面（上面）側並びに他面（下面）側において
ほぼ同一平面上に形成されるように構成されており、円
柱状圧電セラミックの圧電振動子１を４本の支持部材９
ａ〜９ｄ間に高電圧を印加して分極処理することができ
る。尚、枠体７は圧電振動ジャイロの駆動検出回路基板
に接続するための手段を有するが、ここでは省略する。

【００３５】図３は、この圧電振動ジャイロにおける圧
電振動子１の一振動状態にあっての回転角速度の印加の
有無に伴う励起振動発生時の要部における動作を説明す
るために示したもので、同図（ａ）は回転角速度が印加
されていない状態に関するもの，同図（ｂ）は回転角速
度が印加された場合の屈曲振動の一状態に関するもの，
同図（ｃ）は回転角速度が印加された場合の屈曲振動の
他状態に関するものである。但し、ここでは圧電振動子
１は紙面の表裏方向に駆動されているものとし、説明の
簡略化のために枠体７を略図すると共に、各支持部材９
ａ〜９ｄの導体部８ａ〜８ｄ，８ａ′〜８ｄ′のうち、
枠体７の一面（上面）側において支持部材９ａ，９ｃの
両端部に電気的且つ機械的に接続される導体部８ａ，８
ａ′，８ｃ，８ｃ′のみを図示している。

【００３６】図３（ａ）の場合、圧電振動子１が紙面の
表裏方向に駆動されていても回転角速度が印加されてお
らず、屈曲振動が励振されないため、圧電振動子１及び
支持部材９ａ，９ｃは変形しておらず、支持部材９ａ，
９ｃの屈曲部のほぼ中心部に原形通りの圧電振動子１に
おける共通アース用電極５並びに駆動電極２の外部接続
部５ａ，２ａとの接続点１０ａ，１０ｃが位置されてい
る。

【００３７】図３（ｂ）の場合、圧電振動子１が紙面の
表裏方向に駆動されて回転角速度が印加されており、紙
面と平行面方向の屈曲振動が励振されるため、圧電振動
子１及び支持部材９ａ，９ｃは変形し、支持部材９ａ，
９ｃの屈曲部のほぼ中心部に紙面上向き曲がりに変形し
た圧電振動子１における共通アース用電極５並びに駆動
電極２の外部接続部５ａ，２ａとの接続点１０ａ′，１
０ｃ′が接続点１０ａ，１０ｃの位置とは異なって位置
されている。

【００３８】図３（ｃ）の場合、圧電振動子１が紙面の
表裏方向に駆動されて回転角速度が印加されており、紙
面と平行面方向の屈曲振動が励振されるため、圧電振動
子１及び支持部材９ａ，９ｃは変形し、支持部材９ａ，
９ｃの屈曲部のほぼ中心部に紙面下向き曲がりに変形し
た圧電振動子１における共通アース用電極５並びに駆動
電極２の外部接続部５ａ，２ａとの接続点１０ａ″，１
０ｃ″が接続点１０ａ，１０ｃと接続点１０ａ′，１０
ｃ′との位置とは異なって位置されている。

【００３９】この圧電振動ジャイロの場合、接続点１０
ａ′，１０ｃ′と接続点１０ａ″，１０ｃ″とは、圧電
振動子１に対しては固定点であり、支持部材９ａ，９ｃ
並びに枠体７の導体部８ａ，８ａ′，８ｃ，８ｃ′にも
振動に左右されない固定点となっている。回転角速度が
印加された場合の支持部材９ａ，９ｃ及び圧電振動子１
の共通アース用電極５並びに駆動電極２における外部接
続部５ａ，２ａの接続点異動による圧電振動子１への機
械的影響は、枠体７の導体部８ａ，接続点１０ａ′，枠
体７の導体部８ａ′や枠体７の導体部８ｃ，接続点１０
ｃ′，枠体７の導体部８ｃ′の３固定点間の屈曲部の角
の部分における図３（ｂ）並びに図３（ｃ）に示される
ような変形により吸収され、振動への影響を回避するこ
とができる。

【００４０】即ち、この圧電振動ジャイロでは、上述し
たように支持部材９ａ〜９ｄの屈曲部と、屈曲部の外部
接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａとの接続部と、導体部８
ａ〜８ｄ，８ａ′〜８ｄ′と支持部材９ａ〜９ｄの両端
部との接続部と、駆動検出回路基板に配設された導体部
とがそれぞれ枠体７における一面（上面）側並びに他面
（下面）側においてほぼ同一平面上に形成される（ほぼ
水平面になる）ように支持構造を構成することにより、
回転角速度が印加された場合に駆動方向と直角方向に励
起される振動により発生する圧電振動子１及び支持部材
９ａ〜９ｄの接続部の水平面での位置変化を略コ字状の
屈曲部を形成する角部及び脚部（両端部）を変形させる
ことによって吸収することができるため、励起された振
動に対して振動の先鋭度（Ｑ）の低下を抑制して検出感
度等のジャイロ特性の安定化を図ることができる。

【００４１】図４は、圧電振動子１を支持部材９ａ〜９
ｄを用いて枠体７に実装して作製した他例に係る圧電振
動ジャイロの外観構成を示した斜視図である。

【００４２】ここでの圧電振動ジャイロも、圧電振動子
１を４本の支持部材９ａ〜９ｄを用いて枠体７に電気的
且つ機械的に接続固定して成る。４本の支持部材９ａ〜
９ｄは、導電性の細い線状部材から成ると共に、中央部
に略コ字状の屈曲部を有し、且つ屈曲部から延在する両
端部を有している。

【００４３】但し、これらの４本の支持部材９ａ〜９ｄ
のうち、一方の組の支持部材９ａ，９ｂは、枠体７にお
ける一面（上面）側から他面（下面）側へ向け駆動方向
を挾持方向に一致させるように円柱状圧電セラミックの
圧電振動子１を機械的に挾持し、他方の組の支持部材９
ａ，９ｂは、枠体７における他面（下面）側から一面
（上面）側へ向け駆動方向を挾持方向に一致させるよう
に円柱状圧電セラミックの圧電振動子１を機械的に挾持
し、この状態でやや傾いた各支持部材９ａ〜９ｄの屈曲
部のほぼ中心部にそれぞれ外部接続部２ａ，３ａ，４
ａ，５ａが半田付け或いは溶接等の手段で電気的且つ機
械的に接続されている。

【００４４】又、支持部材９ａ〜９ｄの両端部は、枠体
７の一面（上面）側並びに他面（下面）側の所定箇所に
それぞれ配備された総計８個の導体部８ａ〜８ｄ，８
ａ′〜８ｄ′（但し、ここでも導体部８ｂ′，８ｄ′は
図２中では露呈されておらず、導体部８ｂ，８ｄは図示
されていない）に一面（上面）側から他面（下面）側
へ、他面（下面）側から一面（上面）側へと接続するよ
うに構成されている。即ち、一面（上面）側の支持部材
９ａ，９ｃの両端部はそれぞれ他面（下面）側の導体部
８ｂ，８ｂ′と導体部８ｄ，８ｄ′とに半田付け或いは
溶接等の手段で接続され、他面（下面）側の支持部材９
ｂ，９ｄの両端部はそれぞれ一面（上面）側の導体部８
ａ，８ａ′と導体部８ｃ，８ｃ′とに半田付け或いは溶
接等の手段で接続され、電気的且つ機械的に接続されて
いる。

【００４５】この圧電振動ジャイロの場合、支持部材９
ａ〜９ｄを枠体７に対して斜めに配置することによっ
て、支持部材９ａ〜９ｄの屈曲部の外部接続部２ａ，３
ａ，４ａ，５ａとの接続部と、導体部８ａ〜８ｄ，８
ａ′〜８ｄ′と支持部材９ａ〜９ｄの両端部との接続部
とがそれぞれ異なる平面上に形成されるように構成され
ており、円柱状圧電セラミックの圧電振動子１を４本の
支持部材９ａ〜９ｄ間に高電圧を印加して分極処理する
ことができる。尚、ここでも枠体７が有する圧電振動ジ
ャイロの駆動検出回路基板に接続するための手段を省略
する。

【００４６】図５は、この圧電振動ジャイロにおける圧
電振動子１の一振動状態にあっての駆動振動の印加の有
無に伴う要部における動作を説明するために示したもの
で、同図（ａ）は駆動振動が印加されていない状態の平
面図に関するもの，同図（ｂ）は駆動振動が印加されて
いない状態の一方向からの側面図に関するもの，同図
（ｃ）は駆動振動が印加されていない状態の他方向から
の側面図に関するもの，同図（ｄ）は駆動振動が印加さ
れた状態の他方向からの側面図に関するもの，同図
（ｅ）は駆動振動が印加された状態の一方向からの側面
図に関するものである。但し、ここでも圧電振動子１は
紙面の表裏方向に駆動されているものとし、説明の簡略
化のために枠体７を略図すると共に、各支持部材９ａ〜
９ｄの導体部８ａ〜８ｄ，８ａ′〜８ｄ′のうち、枠体
７の一面（上面）側において支持部材９ａ，９ｃの両端
部に電気的且つ機械的に接続される導体部８ｂ，８
ｂ′，８ｄ，８ｄ′のみを図示している。

【００４７】図５（ａ）〜（ｃ）の場合、圧電振動子１
が紙面の表裏方向に駆動されていても駆動振動が印加さ
れておらず、屈曲振動が励振されないため、圧電振動子
１及び支持部材９ａ，９ｃは変形しておらず、支持部材
９ａ，９ｃの屈曲部のほぼ中心部に原形通りの圧電振動
子１における共通アース用電極５並びに駆動電極２の外
部接続部５ａ，２ａとの接続点１０ａ，１０ｃが位置さ
れている。

【００４８】図５（ｄ）及び図５（ｅ）の場合、圧電振
動子１が紙面の表裏方向に駆動されて駆動振動が印加さ
れており、紙面と平行面方向の屈曲振動が励振されるた
め、圧電振動子１及び支持部材９ａ，９ｃは変形し、支
持部材９ａ，９ｃの屈曲部のほぼ中心部に紙面上向き曲
がりに変形した圧電振動子１における共通アース用電極
５並びに駆動電極２の外部接続部５ａ，２ａとの接続点
１０ａ′，１０ｃ′が接続点１０ａ，１０ｃの位置とは
異なって位置されている。尚、駆動振動が印加された条
件下で実際に回転角速度が印加された場合、更に駆動振
動に直交する振動が励起されて両方の振動が重畳された
振動が発生するが、ここでは説明を簡単にするため、こ
うした条件下での動作を省略している。

【００４９】この圧電振動ジャイロの場合も、接続点１
０ａ′，１０ｃ′は、圧電振動子１に対しては固定点で
あり、支持部材９ａ，９ｃ並びに枠体７の導体部８ｂ，
８ｂ′，８ｄ，８ｄ′にも振動に左右されない固定点と
なっている。駆動振動が印加された場合の支持部材９
ａ，９ｃ及び圧電振動子１の共通アース用電極５並びに
駆動電極２における外部接続部５ａ，２ａの接続点異動
による圧電振動子１への機械的影響は、例えば枠体７の
導体部８ｂ，接続点１０ａ′，枠体７の導体部８ｂ′や
枠体７の導体部８ｄ，接続点１０ｃ′，枠体７の導体部
８ｄ′の３固定点間の屈曲部の角の部分における図８
（ｅ）に示されるような変形により吸収され、振動への
影響を回避することができる。尚、この圧電振動ジャイ
ロの場合、駆動振動に対してのみでなく、上述したよう
な回転角速度が印加された場合に励起される駆動振動と
直交する振動にも同様な効果を有する。

【００５０】即ち、この圧電振動ジャイロでは、上述し
たように支持部材９ａ〜９ｄを枠体７に対して斜めに配
置することによって、支持部材９ａ〜９ｄの屈曲部の外
部接続部２ａ，３ａ，４ａ，５ａとの接続部と、導体部
８ａ〜８ｄ，８ａ′〜８ｄ′と支持部材９ａ〜９ｄの両
端部との接続部とがそれぞれ異なる平面上に形成される
ように支持構造を構成することにより、駆動振動及び回
転角速度が印加された場合に駆動方向と直角方向に励起
される振動を含む両方の振動に起因して発生する圧電振
動子１及び支持部材９ａ〜９ｄの接続部の水平方向及び
垂直方向の変化で合成された位置変化を略コ字状の屈曲
部を形成する角部及び段差を設けた脚部（両端部）を変
形させることによって吸収することができるため、励起
された振動に対して振動の先鋭度（Ｑ）の低下を抑制し
て検出感度等のジャイロ特性の安定化を図ることができ
る。

【００５１】何れにしても、圧電振動ジャイロとして構
成された場合、振動に対する機械的影響は振動の先鋭度
（Ｑ）の低下として明確に現れるため、比較として無支
持構造のもの並びに図７に示した従来の支持構造のもの
と、図２に示した一実施例に係る支持構造のもの並びに
図４に示した他の実施例に係る支持構造のものとの間で
先鋭度（Ｑ）を測定したところ、無支持構造のものでは
１６６９，図７に示した従来の支持構造のものでは７８
０，図２に示した一実施例に係る支持構造のものでは１
６２０，図４に示した他の実施例に係る支持構造のもの
では１６４０であることが判った。

【００５２】この結果からは、図２に示した一実施例並
びに図４に示した他の実施例による支持構造の場合、先
鋭度（Ｑ）が無支持構造のものに極めて近いため、従来
の支持構造のものよりも格段に効果を有することが判
る。

【００５３】加えて、各実施例の支持構造の圧電振動ジ
ャイロの場合、従来の支持構造の場合のように圧電振動
子１の各電極における分極処理を接触片等を接続して行
うのではなく、分極処理を支持部材９ａ〜９ｄ間に電圧
を印加して行うことができるため、支持による振動特性
の劣化並びに諸特性のばらつきを抑制した上で分極処理
を容易にして確実に行い得る構造となっている。

【００５４】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、圧電振動ジャイロ用圧電振動子の構造を改良し、円
柱状圧電セラミックの側面に配設される駆動電極，一対
の検出電極，及び共通アース用電極において、円柱状圧
電セラミックの駆動方向に一致すると共に、一軸方向に
対してほぼ垂直方向に延びた互いに対称な２本線であっ
て、且つ円柱状圧電セラミックの両端面から振動節点と
の距離と等しい距離の箇所の振動節近傍点を含む振動節
近傍位置線上における振動節点の極く近傍に配設された
導電性の外部接続部を有するものとした上、この圧電振
動子を導電性支持部材を用いて枠体に電気的且つ機械的
に接続固定して圧電振動ジャイロとして作製する際、支
持部材の屈曲部，屈曲部の外部接続部との接続部，枠体
の所定箇所に設けられた導体部と支持部材の両端部との
接続部，及び駆動検出回路基板に配設された導体部がそ
れぞれ枠体における一面側並びに他面側においてほぼ同
一平面上に形成される支持構造としたり、或いは支持部
材を枠体に対して斜めに配置することによって、支持部
材の屈曲部の外部接続部との接続部，導体部と支持部材
の両端部との接続部がそれぞれ異なる平面上に形成され
るように支持構造を構成し、分極処理を駆動電極及び検
出電極と共通アース用電極との外部接続部に電気的且つ
機械的に確実に接続された支持部材間に電圧を印加して
行うことができるようにしているため、結果として、支
持による振動特性の劣化並びに諸特性のばらつきを抑制
した上、分極処理を容易にして確実に行い得るジャイロ
特性の優れた自動量産化に適した構造の圧電振動ジャイ
ロが具現されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る圧電振動ジャイロ用圧
電振動子の基本構成を示したもので、（ａ）は一方向か
らの外観斜視図に関するもの，（ｂ）は他方向からの外
観斜視図に関するもの，（ｃ）は端面に平行な一平面に
おける断面図に関するものである。

【図２】図１に示す圧電振動子を支持部材を用いて枠体
に実装して作製した一例に係る圧電振動ジャイロの外観
構成を示した斜視図である。

【図３】図２に示す圧電振動ジャイロにおける圧電振動
子の一振動状態にあっての回転角速度の印加の有無に伴
う励起振動発生時の要部における動作を説明するために
示したもので、（ａ）は回転角速度が印加されていない
状態に関するもの，（ｂ）は回転角速度が印加された場
合の屈曲振動の一状態に関するもの，（ｃ）は回転角速
度が印加された場合の屈曲振動の他状態に関するもので
ある。

【図４】図１に示す圧電振動子を支持部材を用いて枠体
に実装して作製した他例に係る圧電振動ジャイロの外観
構成を示した斜視図である。

【図５】図４に示す圧電振動ジャイロにおける圧電振動
子の一振動状態にあっての駆動振動の印加の有無に伴う
要部における動作を説明するために示したもので、
（ａ）は駆動振動が印加されていない状態の平面図に関
するもの，（ｂ）は駆動振動が印加されていない状態の
一方向からの側面図に関するもの，（ｃ）は駆動振動が
印加されていない状態の他方向からの側面図に関するも
の，（ｄ）は駆動振動が印加された状態の他方向からの
側面図に関するもの，（ｅ）は駆動振動が印加された状
態の一方向からの側面図に関するものである。

【図６】従来の一例に係る圧電振動ジャイロ用圧電振動
子の基本構成を示したもので、（ａ）は斜視図に関する
もの、（ｂ）は端面に平行な一平面における断面図に関
するものである。

【図７】図６に示す圧電振動子を回路基板に実装して作
製した圧電振動ジャイロの外観構成を示した斜視図であ
る。

【図８】図７に示す圧電振動ジャイロにおける圧電振動
子（棒状屈曲振動子）の振動を説明するために示した模
式図である。

【符号の説明】

１，１´ 圧電振動子 ２ 駆動電極 ２ａ，３ａ，４ａ，５ａ 外部接続部 ３，４ 検出電極 ５ 共通アース用電極 ６Ａ，６Ｂ 振動節近傍位置線 ６α，６β 振動節近傍点 ６α１，６β１，６α２，６β２ 振動節近傍移動点 ６α′，６β′ 振動節点 ７ 枠体 ８ａ〜８ｄ，８ａ′〜８ｄ′ 導体部 ９ａ〜９ｄ 導電性支持部材 １０ａ，１０ｃ，１０ａ′，１０ｃ′，１０ａ″，１０
ｃ″ 接続部 １１ 駆動検出回路基板 １２ 絶縁性ホルダ １３ａ，１３ｂ 支持部品 １４ 入出力リード線 １５ 電子部品 １６，１７ 導電端子

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一軸方向に延びた円柱状圧電セラミック
   の側面に駆動電極，一対の検出電極，及び共通アース用
   電極を含む複数の電極パターンが配設されて成る圧電振
   動ジャイロ用圧電振動子において、前記駆動電極，前記
   一対の検出電極，及び前記共通アース用電極は、それぞ
   れ前記円柱状圧電セラミックの駆動方向に一致すると共
   に、前記一軸方向に対してほぼ垂直方向に延びた互いに
   対称な２本線であって、且つ該円柱状圧電セラミックの
   両端面から振動節点との距離と等しい距離の箇所の振動
   節近傍点を含む振動節近傍位置線上における該振動節点
   の極く近傍に配設された導電性の外部接続部を有するこ
   とを特徴とする圧電振動ジャイロ用圧電振動子。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電振動ジャイロ用圧電
   振動子において、前記外部接続部は、前記振動節近傍点
   が屈曲振動に際して移動する振動節近傍移動点を含むよ
   うに配設されたことを特徴とする圧電振動ジャイロ用圧
   電振動子。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の圧電振動ジャイロ
   用圧電振動子において、前記外部接続部のうちの少なく
   とも一つは、前記駆動電極，前記一対の検出電極，及び
   前記共通アース用電極のうちの少なくとも一つの局部と
   して形成されたことを特徴とする圧電振動ジャイロ用圧
   電振動子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れか一つに記載の圧電
   振動ジャイロ用圧電振動子を４本の支持部材を用いて枠
   体に電気的且つ機械的に接続固定して成る圧電振動ジャ
   イロであって、前記４本の支持部材は、導電性の細い線
   状部材から成ると共に、中央部に略コ字状の屈曲部を有
   し、且つ該屈曲部から延在する両端部を有しており、前
   記円柱状圧電セラミックは、前記駆動方向が挾持方向に
   一致されるように前記４本の支持部材のうちの一対の組
   によってそれぞれ前記枠体における一面側並びに他面側
   から機械的に挾持されると共に、前記外部接続部が前記
   支持部材の屈曲部のほぼ中心部に電気的に接続されてお
   り、前記枠体は、一面側並びに他面側の所定箇所にそれ
   ぞれ配備された導体部が前記支持部材の両端部に電気的
   且つ機械的に接続固定されており、更に、前記支持部材
   の屈曲部，前記屈曲部の前記外部接続部との接続部，及
   び前記導体部と前記支持部材の両端部との接続部は、そ
   れぞれ前記枠体における一面側並びに他面側においてほ
   ぼ同一平面上に形成されたことを特徴とする圧電振動ジ
   ャイロ。
5. 【請求項５】 請求項１〜３の何れか一つに記載の圧電
   振動ジャイロ用圧電振動子を４本の支持部材を用いて枠
   体に電気的且つ機械的に接続固定して成る圧電振動ジャ
   イロであって、前記４本の支持部材は、導電性の細い線
   状部材から成ると共に、中央部に略コ字状の屈曲部を有
   し、且つ該屈曲部から延在する両端部を有しており、前
   記円柱状圧電セラミックは、前記駆動方向が挾持方向に
   一致されるように前記４本の支持部材のうちの一対の組
   として、それぞれ前記枠体における一面側から他面側へ
   向けた一方のものと他面側から一面側へ向けた他方のも
   のとによって機械的に挾持されると共に、前記外部接続
   部が前記支持部材の屈曲部のほぼ中心部に電気的に接続
   されており、前記枠体は、一面側並びに他面側の所定箇
   所にそれぞれ配備された導体部が前記支持部材の両端部
   に電気的且つ機械的に接続固定されており、更に、前記
   支持部材の屈曲部の前記外部接続部との接続部と、前記
   導体部と前記支持部材の両端部との接続部とは、それぞ
   れ異なる平面上に形成されたことを特徴とする圧電振動
   ジャイロ。
6. 【請求項６】 請求項４又は５記載の圧電振動ジャイロ
   において、前記円柱状圧電セラミックは、前記４つの支
   持部材間に高電圧を印加して分極処理されたことを特徴
   とする圧電振動ジャイロ。